Co to znamená pro průmysl vysokorychlostních PCB?
Za prvé, při navrhování a konstrukci svazků DPS musí být upřednostněny materiálové aspekty. 5G PCB musí splňovat všechny specifikace při přenášení a přijímání přenosu signálu, zajišťování elektrického připojení a zajišťování ovládání konkrétních funkcí. Kromě toho bude třeba řešit problémy návrhu desek plošných spojů, jako je zachování integrity signálu při vyšších rychlostech, řízení teploty a způsob, jak zabránit elektromagnetickému rušení (EMI) mezi daty a deskami.

Návrh desky plošných spojů pro příjem smíšeného signálu
Dnes se většina systémů zabývá 4G a 3G PCB. To znamená, že vysílací a přijímací frekvenční rozsah komponenty je 600 MHz až 5,925 GHz a kanál šířky pásma je 20 MHz nebo 200 kHz pro systémy IoT. Při navrhování desek plošných spojů pro systémy sítí 5G budou tyto komponenty vyžadovat frekvence milimetrových vln 28 GHz, 30 GHz nebo dokonce 77 GHz v závislosti na aplikaci. Pro kanály šířky pásma budou systémy 5G zpracovávat 100 MHz pod 6 GHz a 400 MHz nad 6 GHz.

Tyto vyšší rychlosti a vyšší frekvence budou vyžadovat použití vhodných materiálů v PCB pro současné zachycení a přenos nižších a vyšších signálů bez ztráty signálu a EMI. Dalším problémem je, že zařízení budou lehčí, přenosnější a menší. Kvůli přísným omezením hmotnosti, velikosti a prostoru musí být materiály PCB flexibilní a lehké, aby se do nich vešla všechna mikroelektronická zařízení na desce plošných spojů.

U měděných stop na desce plošných spojů je třeba dodržet tenčí stopy a přísnější kontrolu impedance. Tradiční proces subtraktivního leptání používaný pro 3G a 4G vysokorychlostní PCB lze přepnout na modifikovaný semiaditivní proces. Tyto vylepšené semiaditivní procesy poskytnou přesnější stopy a rovnější stěny.

Předělává se i materiálová základna. Společnosti s plošnými spoji studují materiály s dielektrickou konstantou až 3, protože standardní materiály pro nízkorychlostní PCB jsou obvykle 3,5 až 5,5. Pevnější oplet ze skleněných vláken, materiál s nižším ztrátovým faktorem a měď s nízkým profilem se také stanou volbou vysokorychlostní desky plošných spojů pro digitální signály, čímž se zabrání ztrátě signálu a zlepší se integrita signálu.

Problém stínění EMI
EMI, přeslechy a parazitní kapacita jsou hlavní problémy desek plošných spojů. Aby bylo možné se vypořádat s přeslechy a EMI kvůli analogovým a digitálním frekvencím na desce, důrazně se doporučuje oddělit stopy. Použití vícevrstvých desek poskytne lepší všestrannost při určování, jak umístit vysokorychlostní trasování tak, aby cesty analogových a digitálních zpětných signálů byly od sebe vzdáleny, zatímco obvody AC a DC zůstávají oddělené. Přidání stínění a filtrování při umístění součástek by také mělo snížit množství přirozeného EMI na desce plošných spojů.

Aby na měděném povrchu nedocházelo k žádným závadám a vážným zkratům nebo přerušeným obvodům, bude ke kontrole tras vodičů a jejich měření použit pokročilý automatický optický inspekční systém (AIO) s vyššími funkcemi a 2D metrologií. Tyto technologie pomohou výrobcům PCB hledat možná rizika degradace signálu.

Problémy tepelného managementu
Vyšší rychlost signálu způsobí, že proud procházející PCB bude generovat více tepla. Materiály PCB pro dielektrické materiály a vrstvy substrátu jádra budou muset adekvátně zvládnout vysoké rychlosti požadované technologií 5G. Pokud je materiál nedostatečný, může způsobit stopy mědi, loupání, smršťování a deformace, protože tyto problémy způsobí poškození desky plošných spojů.

Aby se výrobci vyrovnali s těmito vyššími teplotami, budou se muset zaměřit na výběr materiálů, které řeší problémy s tepelnou vodivostí a tepelným koeficientem. K výrobě dobré desky plošných spojů, která poskytuje všechny funkce 5G požadované pro tuto aplikaci, je nutné použít materiály s vyšší tepelnou vodivostí, vynikajícím přenosem tepla a konzistentní dielektrickou konstantou.